活细胞需要能量,有些细胞比其他细胞需要更多能量。有些细胞的代谢率在几秒钟内从最小变为最大,而有些细胞则是无底洞,需要无节制地持续供应能量。能量底物和氧气的供应以及代谢废物的清除是通过复杂的血管网络来维持的,富含葡萄糖的血浆和充满氧气的红细胞 (RBC) 就是通过血管网络运输的。能量代谢的变化是诊断和监测组织疾病的常用指标,这一事实进一步强调了深入了解能量供应的重要性。大脑也不例外,但它有许多特殊功能和未解之谜。能量需求大约比身体每体积的平均能量需求高出一个数量级。最重要的是,由于大脑的能量储存能力有限,因此必须持续供应氧气和葡萄糖。供应中断几分钟就会对脑细胞造成不可逆转的损害。因此,大脑使用复杂的调节系统来控制其能量供应,该系统涉及壁细胞以及神经元和神经胶质细胞。更清楚地了解单个血管和整个脉管系统水平的血流变化对于揭示这个相互关联的系统如何协调其适应性至关重要。在 PNAS 中,Meng 等人 (1) 介绍了一种强大的超快速方法来改善微血管网络中脑血流的体内测量,这将大大提高双光子显微镜在量化微血管灌注方面的适用性。尽管自 19 世纪末以来我们就知道大脑会局部调节血流以满足局部能量需求的增加 (2, 3),但潜在的血液动力学过程以及细胞间和细胞内的信号通路仍然很大程度上未被发现(有关最近的综述,请参阅参考文献 4 和 5)。并且,在当前背景下需要强调的是,允许以高空间和时间分辨率测量血流的方法有限,但它们对于产生对血液调节微血管方面的新见解至关重要。由于其重要性,研究人员不断开发和应用各种方法来测量脑血流。这些方法基于不同的模式,例如放射性标记扩散化合物、氢扩散和微电极技术、磁共振成像、光谱、光学相干断层扫描、激光散斑成像,以及最近的聚焦超声和光声成像。其中一些方法已达到黄金标准地位,而其他方法则从地图上消失了。1998 年,Kleinfeld 等人 (6) 引入双光子显微镜来追踪单个红细胞。在接受静脉注射荧光葡聚糖以染色血浆的麻醉小鼠中,通过毛细血管短段的千赫兹线扫描来量化位移
2019 年 6 月 23 日至 2020 年 3 月 22 日,在 Wah Cantt 第三医院接受脑膜炎检查。材料和方法:通过非概率目的抽样,共纳入 173 名患者。我们的研究纳入了年龄在 2 至 70 岁之间、性别不限且根据临床表现疑似患有脑膜炎的患者。本研究排除了禁用增强 MRI 和腰椎穿刺的患者、确诊为脑膜炎的患者和不同意接受检查的患者。所有患者均以 0.2 毫升/秒的速度接受静脉注射造影剂钆。钆后 T1W 和钆后 FLAIR 图像由顾问放射科医生获取和评估。将发现记录在规定的表格上。对患者进行随访并从实验室收集腰椎穿刺结果。结果:平均年龄为 26.4±23.5 岁,范围从 2 岁至 70 岁。 173 名患者中,98 名(56.6%)为男性,75 名(43.4%)为女性。临床表现如下:喂养不良、易怒和嗜睡 86 人(49.7%),头痛 137 人(79.2%),恶心/呕吐 125 人(72.3%),颈部僵硬 89 人(51.4%),意识水平改变 132 人(76.3%),癫痫发作 78 人(45.1%)和局部神经功能障碍 45 人(26%)。以腰椎穿刺金标准为诊断标准,增强 MRI FLAIR 诊断脑膜炎的灵敏度为 91%,特异性为 85%,PPV 为 87.6%,NPV 为 89.4%,诊断准确率为 88.4%。以腰椎穿刺金标准为标准,增强 MRI T1W 在脑膜炎诊断中的诊断准确率显示敏感性 60.2%、特异性 77.5%、PPV 75.6%、NPV 62.6% 和诊断准确率 68.2%。结论:与增强 T1W 序列相比,增强 FLAIR 序列在检测脑膜增强方面具有更高的敏感性和特异性。因此,对于所有怀疑患有脑膜炎的患者,应将增强 FLAIR 序列作为常规序列添加到 MRI 脑部方案中。
1 IBM 欧洲研究中心,瑞士苏黎世 2 苏黎世联邦理工学院生物系统科学与工程系,瑞士苏黎世 3 IBM 阿尔马登研究中心,美国加利福尼亚州圣何塞 4 视觉放射学,美国德克萨斯州达拉斯 5 犹他大学健康科学中心放射学和影像科学系,美国犹他州盐湖城 6 塞顿医学中心放射学系,美国加利福尼亚州戴利城 7 阿苏塔医学中心放射学系,以色列特拉维夫 8 本·古里安大学医学院,以色列贝尔谢巴 9 耶路撒冷希伯来大学医学院哈达萨-希伯来大学医学中心放射学系,以色列耶路撒冷 10 盖伊和圣托马斯 NHS 基金会皇家布罗姆普顿和哈里菲尔德医院,英国伦敦 11 切尔西和威斯敏斯特医院,英国伦敦 12 伦敦帝国理工学院国家心肺研究所,英国伦敦 13 布鲁内尔大学健康、医学与生命科学学院伦敦,英国伦敦 14 IBM 海法研究中心,以色列海法 15 耶路撒冷希伯来大学医学院,以色列耶路撒冷 *通信地址:jab@zurich.ibm.com (JB),beymer@us.ibm.com (DB) https://doi.org/10.1016/j.patter.2021.100269
自然光未校准光度立体 (NaUPS) 减轻了传统未校准光度立体 (UPS) 方法中严格的环境和光线假设。然而,由于内在的不适定性和高维模糊性,解决 NaUPS 仍然是一个悬而未决的问题。现有工作对环境光和物体材质施加了强有力的假设,限制了更一般场景中的有效性。或者,一些方法利用复杂模型的监督学习,但缺乏可解释性,导致估计有偏差。在这项工作中,我们提出了自旋光未校准光度立体 (Spin-UP),这是一种无监督方法,用于解决各种环境光和物体中的 NaUPS。所提出的方法使用一种新颖的设置,在可旋转的平台上捕获物体的图像,通过减少未知数来减轻 NaUPS 的不适定性,并提供可靠的先验来缓解 NaUPS 的模糊性。利用神经逆向渲染和所提出的训练策略,Spin-UP 可以以较低的计算成本恢复复杂自然光下的表面法线、环境光和各向同性反射率。实验表明,Spin-UP 优于其他监督/无监督 NaUPS 方法,并在合成和真实世界数据集上实现了最先进的性能。代码和数据可在 https://github.com/LMozart/CVPR2024-SpinUP 获得。
开放式成像研究(OASIS)是一个旨在使大脑的磁共振成像(MRI)数据集的大脑数据集,可自由使用科学界。通过编译和自由分发MRI数据集,我们希望促进基本和临床神经科学中的未来发现。具体来说,OASIS项目旨在扮演许多角色。首先,绿洲图像和相关措施是持续科学探索的数据集。从整个成人寿命中从有或没有痴呆症的400多个个人获得的一组图像开始,选择了绿洲数据集,以鼓励对高兴趣主题进行研究,并提供对个别实验室难以获取的数据。第二,OASIS数据是研究人员创建和推动分析技术的目标。由于图像是从多个年龄和健康状况的受试者中获取的,因此绿洲数据可用于测试人类大脑各种景观各个范围内技术的鲁棒性和有效性。第三,绿洲数据可以用作相似分析技术的基准目标。标准图像证明了证明和对比方法的共同参考点。通过仔细筛选
研究已提供证据表明,人类脑类器官 (hCO) 重现了早期大脑发育的基本里程碑,但关于其功能和电生理特性的许多重要问题仍然存在。高密度微电极阵列 (HD-MEA) 是一种有吸引力的分析平台,可用于在细胞和网络规模上进行神经元网络的功能研究。在这里,我们使用 HD-MEA 从切片 hCO 中获取大规模电生理记录。我们记录了几周内 hCO 切片的活动,并从药理学角度探究观察到的神经元动态。此外,我们还展示了如何对获得的记录进行尖峰分类并随后进行跨尺度研究的结果。例如,我们展示了如何在 HD-MEA 上跟踪几天内的单个神经元以及如何推断轴突动作电位速度。我们还从 hCO 记录中推断出假定的功能连接。引入的方法将有助于更好地理解脑类器官中正在发育的神经元网络,并为它们的功能表征提供新方法。
a 瑞士苏黎世大学心理学系可塑性研究方法 b 瑞士苏黎世大学和苏黎世联邦理工学院苏黎世神经科学中心 (ZNZ) c 瑞士苏黎世大学大学研究优先计划“健康老龄化动力学” d 法国帕莱索巴黎萨克雷大学、Inria、CEA e 德国莱比锡马克斯普朗克人类认知和脑科学研究所神经病学系 f 加拿大魁北克省蒙特利尔蒙特利尔大学老年医学研究所功能神经影像科 g 美国德克萨斯州奥斯汀德克萨斯大学戴尔医学院计算神经影像实验室 h 美国密歇根州底特律韦恩州立大学老年学研究所和心理学系 i 加拿大蒙特利尔康考迪亚大学心理学系 j 大脑与运动研究所认知神经解剖学实验室épinière,法国巴黎 k 德克萨斯大学心理学系,美国德克萨斯州奥斯汀
摘要 - 专门的深度学习(DL)加速器和神经形态处理器的出现为将深度和尖峰神经网络(SNN)算法应用于医疗保健和生物医学应用的新企业带来了新的机会。这可以促进医学互联网系统(IoT)系统和护理点(POC)设备的进步。在本文中,我们提供了一个教程,描述了如何使用各种技术,包括新兴的回忆设备,可编程的门阵列(FPGA)和互补的金属氧化物半导体(CMOS),可用于开发有效的DL加速器,以解决各种诊断诊断,模式识别的诊断,信号过程和信号过程中的各种问题。此外,我们探讨了尖峰神经形态处理器如何补充其DL对应物以处理生物医学信号。该教程通过应用于医疗保健领域的大量神经网络和神经形态硬件的大量文献进行了研究。我们通过执行将传感器融合信号处理任务与计算机视觉相结合的传感器融合信号处理任务来标记各种硬件平台。在推理潜伏期和能量方面进行了专用神经形态处理器和嵌入AI加速器的比较。最后,我们对领域的分析进行了分析,并分享了各种加速器和神经形态处理器引入医疗保健和生物医学领域的优势,缺点,挑战和机遇的观点。
背景:计算机断层扫描 (CT) 仍然是创伤性脑损伤 (TBI) 成像评估的金标准。TBI 本身因其不良影响已成为发展中国家的主要问题。目的:目的是评估患有 TBI 的患者的颅脑计算机断层扫描图像。材料和方法:对 2013 年 11 月 13 日至 2019 年 5 月 31 日期间在尼日利亚乌约大学教学医院因头部受伤而接受颅脑 CT 检查的患者进行了回顾性研究。持续时间与服务中断的不连贯时间无关。应用简单的数据分析评估了患者的人口统计学和 CT 特征。结果:评估了 232 名患者,最小年龄为 6 个月,最大年龄为 78 岁。男性患者占多数,比例为 2.74:1。受影响最大的年龄段为 30-39 岁(23.27%)和 20-29 岁(22.84%)。44 名患者(18.97%)的脑 CT 正常。CT 异常患者中最常见的病变是颅内出血(n = 188,81.03%)。其中,脑外出血(n = 100,53.19%)超过脑内出血(n = 88,46.81%)。一半的脑内出血是多发性的。34.48%(n = 80)的患者出现颅骨骨折。最常见的部位是面骨(n = 24,30.00%),而最少见的部位是枕骨(n = 4,5.00%)。15% 的患者有多处骨折,其中还包括颅底。结论:TBI 在年轻活跃男性中很常见。最常见的病变是伴有外轴偏向的颅内出血。
Revolutionising Medical Imaging with Computer Vision and Artificial Intelligence Edited by Seema Bhatnagar, Priyanka Narad, Rajashree Das and Debarati Paul This book first published 2024 Cambridge Scholars Publishing Lady Stephenson Library, Newcastle upon Tyne, NE6 2PA, UK British Library Cataloguing in Publication Data A catalogue record for this book is available from the British Library Copyright © 2024年,Seema Bhatnagar,Priyanka Narad,Rajashree Das,Debarati Paul和本书保留的所有权利。未经版权所有者事先许可,以任何形式或以任何形式或以任何形式(任何形式),以任何形式或以任何形式的方式,以任何形式或以任何形式)复制了本书的一部分,以任何形式或以任何形式或以任何方式传输。ISBN:978-1-0364-1061-2 ISBN(电子书):978-1-0364-1062-9ISBN:978-1-0364-1061-2 ISBN(电子书):978-1-0364-1062-9